Думки про структуру дисертацій з інформатики

Автор — Спенсер Рaгабер (Spencer Rugaber)

26 вересня 1995 року

Посилання на оригінальну статтю: https://www.cc.gatech.edu/fac/Spencer.Rugaber/txt/thesis.html

I. Замість вступу

Протягом останніх чотирьох тижнів мені пощастило провести аналіз чотирьох дисертацій, і це наштовхнуло на думки про те, що я очікую побачити, коли читаю дисертацію. Тому я вирішив передати ці думки вам, щоб ви мали принаймні частину інформації про те, що член комітету очікує при читанні дисертації.

II. Тези та дисертації

По-перше, я вважаю, що важливо розрізняти тезу і дисертацію. Словник визначає тезу як «пропозицію, що підтримується аргументом», а дисертацію — як «довгий, офіційний трактат, що пишеться кандидатом на отримання докторського ступеню в університеті». Тобто теза — це твердження або принцип, в якому ви хотіли б переконати читача. Дисертація — це письмова презентація цього процесу.

III. Виклад тези

Оскільки метою дисертації є представлення тези, є сенс викласти її якомога раніше. І враховуючи, що з вашою роботою будуть ознайомлюватись читачі із різним академічним рівнем, краще представити тезу на якомога загальніше. Підсумовуючи ці два спостереження, я рекомендую почати дисертацію із тези і виразити її одним реченням.

Незалежно від того, чи ви дотримуєтеся цих вказівок, побудувати таке речення буде дуже корисно. Іноді це може бути реалізовано в якості «промови в ліфті»: ви їдете в ліфті зі знайомим, який запитує про вашу роботу, і у вас на це є всього п’ятнадцять секунд. Що б ви сказали? Крім того, ви можете використати речення з абстрактною тезою, коли ваша мати запитає вас про те, над чим ви так довго працювали.

IV. Ваші зобов’язання

Як тільки ви чітко виклали свою тезу, у вас залишається два зобов’язання щодо дисертації: ви повинні переконати читача, що проблема, яку ви вирішуєте, варта розгляду, і ви повинні однозначно продемонструвати, що ви її вирішили.

A. Зобов’язання 1: Обґрунтування вашої роботи

Дуже важливо, щоб ви надали серйозне обґрунтування своїх зусиль, спрямованих на отримання ступеня кандидата наук. І якщо цінність вашої тези не є самоочевидною (наприклад, ви вирішили проблему голоду в усьому світі), то вам треба буде прив’язати тематику своєї роботи до цілого ряду більших проблем та робіт інших науковців, які проводять дослідження у цій області.

  1. Ваша проблема в контексті більших проблем

Дуже корисно періодично знаходити логічне пояснення тому часу і енергії, які ви витрачаєте на досягнення ваших цілей у житті. Наприклад, якщо ви працюєте над вирішенням конкретного варіанту проблеми P == NP, то, мабуть, ваше рішення допоможе вченим краще зрозуміти силу та обмеження обчислень, які, у свою чергу, допомагають нам зробити більш ефективним використання комп’ютерів у вирішенні світових проблем. Якщо не у вашій дисертації, то принаймні у себе в голові ви повинні обґрунтувати кожен з цих кроків: чи є комп’ютери позитивним інструментом у вирішенні світових проблем, чи є розуміння обмеження обчислень необхідним для ефективного використання комп’ютерів і чи ваша робота є корисною у розумінні P і NP. Принаймні, деякі з цих обґрунтувань повинні з’явитися в мотиваційному розділі вашої дисертації.

2. Розділ «Пов’язані дослідження»

Звісно, простий спосіб показати важливість своєї роботи полягає в тому, аби вказати, що інші дослідники в усьому світі теж визнали важливість цього питання, присвятивши свою енергію його вирішенню. І ви можете надати відповідні докази у розділі дисертації «Пов’язані дослідження».

Цей розділ часто неправильно використовується і тому часто буває нудним. Можливо, найкраще почати зі списку того, що НЕ повинно входити до секції «Пов’язані дослідження». Це не перелік усіх статей у тематичній області, які ви додали до власної бібліографії. І це не збірка висловів інших дослідників. Секція «Пов’язані дослідження» — це можливість представити еволюцію ідей у ​​вашій області та те, як проблема, розглянута у вашій дисертації, стосується цих ідей.

Правильне обговорення «еволюції ідей» вимагає як «онтології», так і «онтогенезу». Для дисертації онтологія є словником взаємопов’язаних понять. Вони можуть бути формально представлені, але, швидше за все, неформально, але чітко окреслені. Аналогічно, онтогенез описує, як збірка пов’язаних ідей еволюціонує з плином часу, що часто відображається у впровадженні нової термінології або змінах специфіки проблеми.

Кульмінацією розділу «Пов’язані дослідження» є опис того, як ваша проблема природно вписується в онтогенез і як вона пов’язана з іншою поточною роботою в цій проблемній області. Що ставить питання про те, як саме ставитися до роботи інших дослідників. Є два варіанти: або решта дослідників працюють над іншою проблемою (яка повинна бути чітко диференційована за допомогою онтології), або вони вирішили проблему іншим способом (що накладає на вас зобов’язання пояснити природу різниці і чому їхнє рішення не є вірним). Звичайно, на практиці ваша диференціація від конкурентів буде комбінацією двох вищезгаданих варіантів.

Б. Зобов’язання 2: Підтвердження вашої тези

Друге зобов’язання — довести свою думку — набагато проблематичніше і цікавіше, ніж перше. Основна частина вашої дисертації — це виважена аргументація, що крок за кроком демонструє, як ви прийшли до певного рішення. Моя друга пропозиція полягає в тому, щоб ви якомога раніше описали ці кроки у вигляді маркованого списку. Це дасть змогу додатково описати структуру Вашої дисертації без нудного перераховування «Глава 1 містить … Глава 2 містить …».

У інформатиці існує три основні парадигми для представлення переконливого аргументу: теоретична, емпірична і, через відсутність кращого терміну, естетична.

  1. Теоретичні тези

Теоретичним аргументом є доказ. Тобто ваш проблемний простір — це теорія, ваша теза — пропозиція, і ваші докази демонструють, що ваша теза випливає з аксіом вашої теорії. Такі аргументи характерні для більш математичних і формальних аспектів інформатики.

2. Емпіричні тези

Емпіричні аргументи також можливі, особливо в таких сферах як людський фактор і психологія, де можна реально розробити і провести експерименти. У цих сферах існують усталені правила для визначення гіпотез і демонстрації значних результатів. Варіант такого роду експерименту можна спостерігати тоді, коли симуляція створюється і виконується на певному випадковому розподілі вхідних даних. Іншим варіантом є систематичне дослідження, яке іноді спостерігається в ситуаціях, коли недоцільно виділяти для розгляду незалежні змінні.

3. Естетичні тези

Найбільш проблематична ситуація виникає з «дизайновою» дисертацією; тобто такою, де вирішення проблеми демонструється наступним чином — створюється експериментальний прототип і стверджується, що він якимось чином демонструє певні складні для вимірювання властивості, такі як «елегантність» або «простота». З цієї причини я назвав це «естетичним» аргументом і попереджаю, що він дуже легко піддається критиці.

Одним із способів запобігання або пом’якшення критики є свідчення; тобто, коли незалежний користувач прототипу готовий стверджувати, що він/вона дійсно використовував прототип для певних зовнішніх цілей. Звичайно, підтримка зовнішнього клієнта є додатковою роботою, і пов’язати між собою «прототип доказу концепції» та інструмент поліпшення якості продукції може бути величезним викликом. Тим не менш, агенції, що фінансують дослідження, зараз все частіше шукають науковців, що проводять такі дослідження. І фактично, докладання додаткових зусиль на посаді аспіранта може дати потужний старт у розвитку його дослідницької програми.

V. Секція «Майбутні дослідження»

Розділ дисертації, який часто пишеться дуже загально, це розділ «Майбутні дослідження». Насправді ваш читач дуже мало цікавиться тим, що ви збираєтеся робити в майбутньому. У багатьох випадках автор також не має особливого інтересу до цієї теми і просто перелічує декілька тем, сподіваючись, що або читач не буде проводити дослідження цих багатообіцяючих тем, бо автор вже закріпив їх за собою, або що його/її комітет не буде наполегливо вимагати відповіді на якесь важке питання через обіцянку, зроблену в розділі «Майбутні дослідження».

Незважаючи на ці труднощі, дисертація все ж таки вимагає спекулятивного розділу; тобто, обговорення питань, які постають у дисертації, без спроби дати на них відповідь. Зокрема, будь-яке ґрунтовне дослідження буде викликати цікаві питання, і часто буває, що одна або одразу декілька відповідей або напрямків відповідей виявляться перспективними. Цілком доречно підняти та обговорити ці питання. Зрештою, ви, мабуть, розумієте цю ситуацію краще, ніж будь-хто інший.

Інша частина цього розділу — обговорення наслідків того, що ви довели свою тезу. Тобто, не соромтеся передбачати майбутнє гіпотези, яку ви тільки що довели, використовуючи солідні аргументи.

VI. Висновки

Дисертація має дві мети, які грубо відповідають її сприйняттю як продукту або як процесу. З точки зору продукту, дисертація є описом успішного дослідження і, як така, повинна містити правильно мотивовану гіпотезу та обґрунтований аргумент, що підтверджує її. У цьому сенсі коментарі, зроблені в цьому документі, можуть бути легко спеціалізовані для будь-якого дослідження. Дисертація, розглянута як процес, є випускним екзаменом інтенсивного курсу дослідницької підготовки. Як така, вона повинна дати свідчення про розуміння поточного стану галузі дослідження і того, що відповідні дослідницькі процедури (наприклад, доказ теореми, дизайн експерименту або впровадження прототипу) можуть бути правильно застосовані. Метою цього документу є переконати вас не тільки в тому, що обидва погляди можуть бути представлені одночасно, але що насправді, ваша дисертація значно виграє, якщо ви це зробите. О так, і не забувайте про інше важливе правило написання дисертацій з інформатики: завжди включайте цитату з творів Льюіса Керрола.